РЛС П-14 «Лена» («Фургон») и 5Н84А «Оборона»

Значительная мощность передающего устройства в сочетании с зеркальной антенной большого размера позволяла этому радиолокатору сформировать зону видимости с коэффициентом реализации радиогоризонта, близким к единице.

Создание станции метрового диапазона волн со значительной энергетикой и большой дальностью обнаружения (ОКР «Лена») было задано Постановлением СМ СССР № 526-321 от 14.03.55 г. и Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР № 1371-632 от 6.12. 57 г. В роли генерального заказчика выступало ГРАУ МО, исполнителем – СКБ Горьковского телевизионного завода им. В.И. Ленина.

Создание

Главным конструктором РЛС был назначен Василий Иванович Овсяников. СКБ ГТЗ к тому времени имело богатый и уникальный опыт создания и сопровождения производства РЛС метрового диапазона волн П-3, П-8, П-10, П-12.

РЛС 5Н84А «Оборона» очень хорошо зарекомендовала себя как средство ЦУ. Фото: Георгий Данилов

Естественно, что весь этот опыт в полной мере был использован при создании новой РЛС. В рамках ОКР «Лена» пришлось выполнять ряд НИР. Это была этапная для коллектива работа, значительно превосходящая по техническому уровню и объему все предыдущие.

Потребовалась разработка новой мощной генераторной лампы, разрядников, ВЧ кабеля высокой электрической прочности, высоковольтных источников электропитания, новых изоляционных материалов и других комплектующих изделий.

Объем аппаратуры (около сотни блоков) не позволял использовать ранее применявшийся метод монтажа радиоэлементов на громоздких шасси и шкафах. Конструкторами и технологами были разработаны унифицированные типовые стойки и шасси блоков, которые вставлялись в эти стойки. Блочно-функциональный метод построения позволил значительно снизить трудоемкость изготовления аппаратуры, повысить ремонтопригодность станции, обеспечить проведение монтажно-регулировочных работ широким фронтом.

Однако, несмотря на напряженную работу коллектива, появилось отставание в сроках разработки и прежде всего – на этапе изготовления образца. Явно не хватало мощности экспериментального цеха. Не обеспечивалась поставка основных комплектующих изделий и материалов.

Макет основной аппаратуры был изготовлен в условиях экспериментального цеха, антенна выполнена без стапеля, антенно-фидерный тракт (кабели, токосъемник, переходы) не выдерживал полной нагрузки. Основная тяжесть работ была перенесена на полигон. В коллективе ощущалась напряженность: СКБ могло не выполнить задание по разработке основной станции РТВ ПВО.

В фокусе антенны РЛС 5Н84А на длинной ферме размещается облучатель – два полуволновых вибратора с контррефлектором. Фото: Георгий Данилов

Летом 1957 г. руководство ОКБ, главный конструктор В. И. Овсяников и начальник управления СНХ были вызваны на заседание Комиссии по военно-промышленным вопросам при Президиуме СМ СССР с отчетом о состоянии работ по ОКР «Лена». На предприятии, естественно, от этой процедуры ничего хорошего не ожидали.

После доклада главного конструктора и объяснений причин отставания в изготовлении образца академик А. Н. Щукин, видный специалист в радиолокации, неожиданно предложил для сокращения цикла «разработка-производство» изготовить не один образец, а целых пять. Представители завода были поражены, вспоминая, с каким трудом был выполнен только макет. Однако решение было принято.

Вместе с тем комиссия дала ряд поручений Министерству электронной промышленности, Совету народного хозяйства, Министерству электротехнической промышленности по обеспечению ускоренного изготовления образцов РЛС. Были выделены фондовые извещения (с «красной полосой») на дефицитные комплектующие изделия и даже автотранспорт. После решения ВПК работа значительно ускорилась.

Часть аппаратуры изготавливалась в цехах завода, антенны – на авиационном заводе, привод вращения антенны – на заводе фрезерных станков. После изготовления основной аппаратуры центр тяжести работ переместился на полигон, где была организована круглосуточная работа. Заводские испытания завершились довольно быстро – летом 1958 г. Общими усилиями задача по отработке и сдаче заказчику пяти образцов была выполнена.

Один опытный образец РЛС был направлен на государственные испытания на Донгузский полигон ГРАУ, расположенный в степях Оренбургской области. Испытания станции проходили успешно. Однако не обошлось без ЧП, в результате которого госиспытания были прерваны. Расчет станции своевременно не включил систему обогрева для снятия обледенения с панелей антенного зеркала. Это привело к разрушению панелей и самой системы обогрева. Госкомиссия тем не менее претензий не предъявила, так как было решение о специальной проверке прочности антенны в экстремальных условиях. Экспериментальный цех в течение 10 дней изготовил усиленные панели, которые спецрейсом были доставлены на полигон. За три дня антенна была восстановлена.

В начале 1959 г. три из первых четырех РЛС были отправлены железнодорожным транспортом в войска. Одна из них – на мыс Фиолент в 20 км от Севастополя, другая – в район озера Хасан на Дальнем Востоке, третья – в п. Северо-Восточный Банк (Азербайджан). Пятый комплект был направлен на периодические контрольные испытания.

После успешных государственных испытаний Постановлением СМ СССР № 640-283 от 16.6.59 г. и приказом МО СССР от 20.07.1959 г. № 0057 РЛС П-14 была принята на вооружение.

В 1959 г. на Горьковском телевизионном заводе им. В. И. Ленина началось серийное производство станций, которое продолжалось до 1976 г. Всего был выпущен 731 комплект. 24 комплекта поставлено на экспорт.

Первые образцы РЛС поставлялись в войска с двумя комплектами антенн, одна из которых устанавливалась на основной позиции, другая – на запасной. Впоследствии запасные антенны довольно широко использовались для подключения к РЛС П-12, серьезно увеличивая ее зону обзора.

Особенности конструкции

Как известно, энергетический потенциал РЛС определяется мощностью передатчика, чувствительностью приемника и усилительными (по сравнению с элементарным диполем) свойствами антенны. В создаваемой РЛС П-14 приемник принципиально в сравнении с П-12 не изменился, а передающее устройство и антенна стали качественно новыми и более мощными.

Передающее устройство было построено по классической схеме того времени:

• генератор СВЧ с самовозбуждением на мощной металлостеклянной радиолампе-триоде ГИ-5Б и колебательной системой в виде набора коаксиальных латунных труб повторял конструкцию генератора РЛС П-12, только трубы были больше в диаметре, по размеру ГИ-5Б. Генератор вырабатывал немодулированные «гладкие» импульсы СВЧ мощностью не менее 700 кВт, длительностью 10 мксек;
• модулятор – с полным разрядом накопителя (искусственной длинной линии) и ионным коммутатором – тиратроном ТГИ-700-1000/25.

Для защиты от активных помех использовалась система перестройки на четыре запасные частоты в выделенном диапазоне частот. Посредством синхронно-следящих приводов на сельсинах исполнительными электродвигателями перестраивались четыре элемента в генераторе СВЧ и один элемент в блоке усилителя высокой частоты в приемном устройстве. Система автоматической подстройки частоты обеспечивала необходимое сопряжение частот гетеродина приемника и генератора СВЧ-передатчика во всем диапазоне перестройки.

Вид экрана индикатора кругового обзора РЛС 5Н84А «Оборона». Фотоархив ВКО

Конструктивно модулятор размещался в наборе одинаковых больших блоков-кубиков, стоящих в один ряд: высоковольтный выпрямитель, блок зарядного дросселя, блок импульсного трансформатора с субблоками тиратрона и выпрямителя, два блока накопителей. Сверху этих блоков на раме из стального швеллера горизонтально лежала «труба» генератора СВЧ с автоматами системы перестройки частоты генератора.

Антенна РЛС была совершенно необычной для РЛС метрового диапазона волн – зеркального типа. Зеркало представляло собой вырезку из параболоида двойной кривизны размером 32 на 11 метров. В фокусе антенны на длинной ферме размещался облучатель (два полуволновых вибратора с контррефлектором). Коэффициент направленного действия антенны равнялся 600. Антенна формировала косеканс-квадратную диаграмму направленности при потолке зоны (с одним провалом) в 45 км.

Появление столь мощной антенны позволило впервые в реальных РЛС использовать Солнце как источник радиоизлучения для снятия диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости. Корректировка зоны осуществлялась перемещением облучателя в вертикальной плоскости.

Также впервые был введен такой параметр, как чувствительность приемного тракта, получивший в войсках жаргонное наименование «чувствительность по большому кругу». Для измерения параметра в фиксированном месте у зеркала антенны крепилась специальная измерительная антенна – контрольный диполь.

На него по коаксиальному кабелю подавался калиброванный сигнал от генератора стандартных сигналов. Излученный диполем сигнал принимался антенной РЛС, проходил весь антенно-фидерный тракт и поступал в приемник. Уровень подаваемого с ГСС сигнала при достижении заданного соотношения сигнал/шум на выходе приемника определял значение чувствительности приемного тракта. Этот параметр позволял объективно оценить состояние антенно-фидерного тракта при малых уровнях сигнала и являлся хорошим инструментом диагностики при поиске в нем неисправностей.

Конструкция антенны состояла из двух стволов – вертикального и горизонтального. Стволы собирались на болтах из секций, сваренных из стальных профилей и труб. К горизонтальному стволу крепились плоские фермы из дюралевых трубок; на трубках, образующих внутреннюю поверхность зеркала, крепились на шпильках керамические изоляторы. На этих изоляторах крепилась оцинкованная стальная проволока диаметром 0,8 мм. Несмотря на большие размеры, антенна монтировалась без использования подъемного крана – все необходимое для монтажа оборудование имелось в комплекте поставки.

РЛС 5Н84А «Оборона» и РЛС нового поколения «Противник-1» в Ашулуке. Фото: Георгий Данилов

Для борьбы с обледенением по этой проволоке мог пропускаться электрический ток (30 кВт). Для обеспечения необходимой силы тока на вертикальном стволе размещалось несколько понижающих трансформаторов.

Однако следует признать, что в европейском Заполярье и на дальневосточном побережье, где обильные осадки в виде мокрого снега и дождя при минусовых температурах воздуха – довольно частое явление, было разрушено немало антенн.

СВЧ-энергия передавалась по коаксиальному кабелю диаметром около пяти сантиметров, в свинцовой оболочке. Для передачи энергии от неподвижной части антенны к подвижной использовался специальный коаксиальный высокочастотный токосъемник.

Следует отметить, что сочленения высокочастотного тракта были наиболее слабым и ненадежным местом РЛС. В месте малейшего нарушения контакта быстро происходило обгорание перехода с расплавлением полиэтиленового изолятора. А высокочастотный токосъемник и кабель постоянно были дефицитными элементами.

Значительная мощность передающего устройства в сочетании с зеркальной антенной большого размера позволяла сформировать зону видимости с коэффициентом реализации радиогоризонта, близким к единице. РЛС уверенно обнаруживала как низколетящие цели, так и космические аппараты на восходящих и нисходящих участках траектории полета. Именно для этих целей впоследствии был добавлен масштаб 1200 км.

Наличие большой антенны, имевшей значительную инерцию, потребовало применения оригинальной системы ее вращения.

У дальнего торца здания № 1 (о размещении станции чуть ниже) на бетонном фундаменте стояло основание антенны (наподобие этажерки высотой около 4 метров), собранное из металлоконструкций.

Наверху основания лежал верхний редуктор. Зеркало антенны через крестовину опиралось на большую шестерню верхнего редуктора. Верхняя точка вертикального ствола антенны посредством подшипника удерживалась в вертикальном положении шестью оттяжками (стальными тросами), натягиваемыми ручными лебедками, стоящими на бетонных фундаментах.

Примерно посередине «этажерки» на раме из стального уголка крепилась большая коробка скоростей с набором шестеренок. Впервые были применены электромагнитные муфты для дистанционного переключения скоростей. Вал верхнего редуктора соединялся с выходным валом коробки скоростей посредством мощного карданного вала с двумя крестовинами.

К коробке с одной стороны подсоединялись два мощных электродвигателя переменного тока, соединенные «вал в вал»; с другой стороны коробки рядом стояли электромашинный усилитель ЭМУ-100 и электродвигатель постоянного тока МИ-100.

Система работала в трех режимах: режим «пуск» (привод постоянного тока плавно «разгонял» антенну из остановленного положения до скорости 2 об/мин); рабочий режим вращения антенны от привода переменного тока со скоростью 2, 4, 6 об/мин; режим установки на заданный азимут (при этом использовался привод постоянного тока в обычной одноканальной системе ССП на сельсинах).

Для защиты от пассивных помех использовалась когерентно-импульсная система селекции движущихся целей (СДЦ). Справедливости ради надо вспомнить, что система первоначально называлась СПЦ (селекция подвижных целей). Схема череспериодной компенсации (ЧПК) была построена на вычитающих потенциалоскопах ЛН-5 (ЛН-9) и могла работать в режимах однократного или двукратного вычитания.

В режиме однократного вычитания первый потенциалоскоп использовался для выделения сигналов несинхронных импульсных помех и их компенсации в зоне обзора вне пассивных помех. Применение потенциалоскопов в схеме ЧПК позволило легко применить несимметричный запуск для снижения зоны «слепых» скоростей системы СДЦ.

Включение аппаратуры СДЦ производилось вручную, путем установки особых зон – стробов, в которых на индикаторы подавалось эхо, прошедшее аппаратуру защиты. Всего таких зон можно было сформировать три: зону строба «местные» – вкруговую по азимуту от нуля до 600 км – для компенсации отражений от местных предметов; две зоны стробов «дипольные» (устанавливаемые на любую дальность, протяженность и ширину по азимуту).

Размеры зон стробов «дипольные» были одинаковыми и отличались только положением по азимуту. В зонах стробов «дипольные» имелась возможность компенсации доплеровской добавки частоты из-за смещения пассивной помехи в пространстве под действием ветра.

Установка размеров стробов, регулировка схемы компенсации ветра производились вручную посредством органов управления (переключателей и ручек) на блоках РЛС.

Индикаторная аппаратура РЛС состояла из трех одинаковых индикаторов: одного индикатора кругового обзора (ИКО) в здании РЛС и двух выносных ИКО (ВИКО), размещаемых на КП (ПУ) подразделения (на удалении до 1 километра от РЛС).

С 1967 г. в РЛС стали устанавливать новый блок с электронно-лучевой трубкой диаметром 45 см взамен 35-сантиметрового, что существенно улучшило условия наблюдения за воздушной обстановкой. В этой же стойке размещался индикатор контроля, на экране которого можно было наблюдать сигналы с выходов приемного устройства, системы ЧПК, а также использовать как встроенный осциллограф при настройках и ремонте аппаратуры. Следует отметить, что оба индикатора обеспечивали хорошо сфокусированную и контрастную «картинку», создавая комфортную обстановку работы оператору, а использовать придаваемый осциллограф практически не было повода.

Отличие ВИКО от ИКО было обусловлено различными первичными питающими напряжениями. Кроме того, для обеспечения необходимой точности передачи информации о текущем азимуте антенны использовался двухканальный синхронно-следящий привод на сельсинах в отличие от одноканального на ИКО.

ВИКО соединялся с РЛС двумя кабелями – высокочастотным коаксиальным и многожильным сигнальным.

Для определения принадлежности летательных аппаратов к своим Вооруженным Силам в РЛС имелся наземный радиолокационный запросчик НРЗ-14М («Тантал-М»), представлявший собой модификацию НРЗ-15 от РЛС П-15. Для обеспечения размеров зоны опознавания не менее зоны обнаружения РЛС для НРЗ-14М была разработана новая антенна, представляющая собой пассивную фазированную антенную решетку.

Аппаратура была построена на элементной базе первого поколения, всего использовалось около 360 радиоламп.

Электропитание РЛС осуществлялось от электроагрегатов питания на базе очень надежного, неприхотливого в эксплуатации четырехцилиндрового дизеля ЯМЗ-204Г производства Ярославского моторного завода. Питающее напряжение было нестандартное – 200 Вольт, 400 Гц. Одновременно работали два из четырех агрегатов – один на аппаратуру, другой на систему вращения антенны. Для обогрева зеркала антенны использовался один из резервных агрегатов. Для питания ВИКО в комплекте поставлялись два бензоагрегата, вырабатывающих 3-фазное напряжение 220 В 50 Гц.

В остальном РЛС не имела принципиальных отличий от хорошо зарекомендовавших себя и ставших классическими принципов построения той же РЛС П-12.

Необходимо отметить наличие хорошо отработанной и удобной эксплуатационной документации. Разбивка систем РЛС на небольшие по размерам функционально законченные блоки позволила создать удобное в изучении и эксплуатации изделие. Электрические принципиальные схемы блоков РЛС отличались хорошо читаемым и понятным построением и обеспечивали быстрое восстановление отказавших блоков и систем. В войсках у РЛС было еще одно имя – «Дубрава».

Дом для станции

Размещение РЛС в стационарном здании также не было новым явлением. Все РЛС метрового диапазоны от П-3 до П-12 выпускались и в стационарных «упаковочных» вариантах и разворачивались в приспособленных помещениях.

Впервые для массово производившейся РЛС строились специально спроектированные здания – пост № 1 для размещения аппаратуры и пост № 2 для электростанции.

Основная часть кирпичного здания № 1 была разделена на 4 комнаты. Вдоль длинных стен справа и слева размещались неширокие вентиляционные помещения; посередине самое большое помещение со всей приемно-индикаторной аппаратурой; слева от нее, между левой вентиляционной и аппаратной, находилось помещение для передающего устройства со шкафом системы настройки без излучения. Остальной объем здания занимал коридор, помещение для кочегарки (водяное отопление) и комнатой ЗИП. Впрочем, помещение под ЗИП чаще всего использовали как класс. Последние две комнаты в разных проектах зданий имели различные размеры и размещение. Существовал проект здания, сооружаемого из деревянного бруса.

Антенна устанавливалась возле здания поста № 1 на отдельно стоящей металлической мачте высотой около двух метров на специальном опорно-поворотном устройстве с исполнительным двигателем постоянного тока МИ-32. Одноканальный синхронно-следящий привод с электромашинным усилителем обеспечивал синхронное и синфазное вращение антенны НРЗ с антенной РЛС.

В кирпичном здании поста № 2 размещалась дизельная электростанция. В основном просторном помещении в один ряд, радиаторами к вентиляционным окнам в длинной стене здания, устанавливались четыре дизель-агрегата. Для заправки агрегатов в здании монтировалась система снабжения дизельным топливом с трубопроводами, ручным насосом и баком-отстойником. Запас дизтоплива хранился в двух обвалованных металлических емкостях-цистернах по 25 кубометров каждая.

В обоих зданиях имелась система отопления с водогрейными котлами. Но в здании поста № 2 отопление чаще всего не использовалось: хватало тепла от прогрева дизель-агрегатов.

Доработки и модернизации

За долгую жизнь в РЛС производилось несколько доработок.

Примерно с 1967 г. поставлялись комплекты индикаторной аппаратуры на электронно-лучевой трубке 45ЛМ1В. Но все же основное количество дорабатывалось при проведении капитального ремонта. Одновременно с этим вводился масштаб 1200 км, используемый для обнаружения космических аппаратов на траектории спуска.

На некоторые станции поставлялся комплект «Коммутатор», состоящий из двух агрегатов – преобразователей сетевой частоты ВПЛ-30 (ПСЧ-30) и коммутационной аппаратуры, обеспечивающей питание РЛС от промышленной сети и переход на питание от дизель-агрегатов.

В начале 1970-х гг. заменялся субблок тиратрона в модуляторе передающего устройства. В новом субблоке стоял новый тиратрон ТГИ-1000 вдвое меньшего (по сравнению с ТГИ-700) объема, что позволило сократить время включения РЛС с 8,5 мин до 4,5. В середине 1970-х гг. в РЛС П-14 встраивалась аппаратура защиты от самонаводящихся противорадиолокационных снарядов «Коммутатор-14».

В это же время силами войск осуществлялась известная в свое время доработка «Конденсатор» или «АРП» – схема автоматической регулировки порога в видеотракте РЛС, позволявшая простым способом заметно улучшить наблюдаемость отметок от целей на фоне активных шумовых помех.

Впервые на РЛС П-14 был опробован и получил путевку в жизнь профилактический ремонт агрегатным методом. Это позволило продлить ресурс станции на один-два года. Такой вид войскового ремонта впоследствии получил некоторое распространение и на других образцах радиолокационной техники.

Высокая ремонтопригодность конструкции РЛС позволяла проводить два-три капитальных ремонта станции. Качество ремонта, выполняемого Самарским ремонтным предприятием УКВР ПВО, было достаточно высоким.

Впервые на РЛС П-14 был встроен имитатор целей и помех, обеспечивающий начальную подготовку операторов, особенно в тех районах страны, где отсутствовали интенсивные полеты авиации.

РЛС оказалась очень надежной и удобной в эксплуатации. Сказались как применение отработанных схемно-конструкторских решений, так и стационарное размещение аппаратуры, обеспечивающее стабильный температурный режим работы аппаратуры.

П-14 отличал целый ряд несомненных достоинств:

• стационарное размещение обеспечивало комфортные условия жизнеобитания расчету станции;
• большая мощность передающего устройства в сочетании с уникальной для метрового диапазона волн большой антенной позволила сформировать очень хорошую беспровальную зону обнаружения;
• стабильно работающая аналоговая система СДЦ в сочетании с хорошей зоной обзора сделала РЛС незаменимой для надежного обнаружения низколетящих целей;
• дальнее обнаружение и устойчивая проводка радиолокационных целей при четкой и контрастной отметке на ИКО содействовали популярности РЛС в среде авиационных штурманов наведения.

В расчет станции входили два офицера. Это обеспечивало (при большой загруженности офицеров подразделений РТВ ПВО вопросами несения боевого дежурства и жизнеобеспечения) непрерывную квалифицированную техническую эксплуатацию аппаратуры. Капитанская категория должности начальника РЛС обеспечивала достаточно высокую стабильность кадров и хороший уровень подготовки.

При всех положительных качествах, отличавших «Лену» от остальных РЛС радиотехнических войск ПВО, налицо был один явно очевидный недостаток – стационарность станции.

После реорганизации Министерства обороны гензаказчиком радиолокационной техники для Войск ПВО становится 4-е ГУ МО (в дальнейшем ГУВ ПВО). В августе 1967 г. генеральный заказчик Войск ПВО выдал предприятию новые тактико-техническим требования на модернизацию РЛС П-14, получившей название П-14Ф «Фургон» (5Н84). Опытный образец РЛС разработан и изготовлен на основании решения Минрадиопрома и ГУВ В ПВО от 25.2.1967 г. Серийно РЛС стала выпускаться с 1968 г. Главный конструктор – Флаум А.М.

Аппаратура РЛС разместилась в трех прицепах ОдАЗ-828 (АП-1 – с передающим устройством, АП-2 – со всей остальной аппаратурой, кроме ВИКО, АП-3 – полупустая кабина, в которой размещались два ВИКО, аппаратура сопряжения с АСУ. Кроме того, в ней могли размещаться шкафы индикатора радиовысотомеров.

Из принципиальных новшеств можно отметить возможность оперативного изменения угломестного положения зоны обзора (режимы «штатный»-«высотный») за счет введения дополнительного третьего вибратора с быстродействующим высокочастотным переключателем в облучатель антенны.

Основные тактико-технические характеристики РЛС не изменились.

Модернизированная РЛС, став перевозимой, утратила все достоинства стационарного размещения, но приобрела и новые качества. Проще осуществлялось оснащение войск (не требовалось долговременное и затратное капитальное строительство). Появилась возможность изменять место дислокации, упростилась отправка РЛС в капитальный ремонт.

В 1960 г. коллектив СКБ за разработку РЛС П-14 был удостоен высокой награды – Ленинской премии. Лауреатами премии стали В. И. Овсяников, Р. М. Глухих, Н. И. Полежаев, Ю. Н. Соколов, А. М. Клячев, И. Ц. Гросман, А. И. Смирнов.

Подвижные радиовысотомеры ПРВ-13 и ПРВ-17

Ни одна трехкоординатная РЛС не могла (да и сейчас не может) сравниться по точности измерения высоты с ПРВ-17 на дальностях более 200 км.

Бурное развитие авиации середины XX века привело к созданию целого ряда радиолокационных станций (РЛС) для обнаружения и определения координат воздушных объектов (ВО). Основу радиолокационного вооружения тогда составляли РЛС типа П-8, П-10, П-12, П-14 в метровом диапазоне волн, П-20, П-30 в сантиметровом диапазоне волн, П-15 в дециметровом диапазоне волн. Все указанные станции достаточно точно измеряли плоскостные координаты, некоторые из них могли измерять высоту. Однако различные методы определения плоскостных координат ВО и высоты их полета не позволяли одновременно получать требуемую точность их измерения.

ПРВ-17. Фото: Георгий Данилов

Так, используемый в обзорной РЛС П-12 гониометрический метод позволял определять высоту ВО с точностью ±800 м, но пропускная способность метода была весьма ограниченной, метод V-луча в обзорных РЛС П-25, П-30 позволял определять высоту ВО «на проходе» с точностью ±500 м, однако при этом потолок обнаружения ограничивался по энергетике высотой 10–12 км.

Появление в перспективе новых средств воздушного нападения с большими высотами полета, зенитных ракетных систем, авиационных ракетных комплексов перехвата для их уничтожения повысило требования к точности определения высоты и угла места ВО. Все вышесказанное привело к необходимости создания специального класса РЛС – подвижных радиолокационных высотомеров (ПРВ), так как элементная база того времени (электровакуумные лампы и мощные генераторные СВЧ-приборы) не позволяла создать трехкоординатную РЛС с приемлемой надежностью и стоимостью, удовлетворяющую требованиям по точности измерения высоты, максимальному потолку обнаружения и пропускной способности.

Первая специализированная станция для измерения высоты (в дальнейшем получившая название подвижного радиовысотомера) строилась по классическим принципам РЛС, освоенным к тому времени в серийном производстве. Метровый и дециметровый диапазоны волн не позволяли создать антенную систему с узкой в угломестной плоскости диаграммой направленности (ДН), а для точного измерения угла места и высоты моноимпульсным методом необходимо было иметь ДН в пределах одного углового градуса. В сантиметровом диапазоне была освоена в производстве и серийно выпускалась РЛС типа П-30. Именно на основе ее технических решений и был разработан первый высотомер, получивший название ПРВ-10 (1РЛ12).

Однако недостаточно высокие тактико-технические характеристики (ТТХ) первенца потребовали разработки более совершенной модели радиовысотомера, получившего название ПРВ-11 (1РЛ119). Опытные экземпляры были изготовлены на Лианозовском электромеханическом заводе.

Серийное производство ПРВ было развернуто на запорожском электромашиностроительном заводе «Искра», специально созданном под этот проект. Хочется отметить, что все последующие ПРВ этой серии (ПРВ-13, ПРВ-17) разрабатывались, серийно выпускались и модернизировались на этом предприятии, в составе которого было создано самостоятельное конструкторское бюро. Разработанные и серийно выпускаемые РЛС 19Ж6, 35Д6, 36Д6 являются детищами этого КБ.

Принятый на вооружение в 1962 г. ПРВ-11 выпускался как для автономной работы, так и для работы в составе РЛК П-80 (1РЛ118). Для своего времени РЛК был неплохим образцом вооружения, однако требовавшим для эксплуатации и боевого применения достаточно большого боевого расчета, возглавляемого высокоподготовленными инженерами.

Серийно выпускаемый РЛК П-80 на заводе-изготовителе ПЗРА был подвергнут серьезной переделке в части передающего устройства (вместо двух магнетронов МИ-285 в каждой из двух приемно-передающих кабин – ППК дальномеров располагались усилительные цепочки из лампы бегущей волны – ЛБВ, амплитрона первого каскада, двух амплитронов оконечного каскада, работающих на диаметрально развернутые антенные системы), систем защиты от пассивных помех на череспериодных автокомпенсаторах (что почти на 20 db повысило помехозащищенность от местных предметов), системы защиты от активных помех на базе автокомпенсаторов, а также многим другим новшествам для того времени, позволившим РЛК 5Н87, а в дальнейшем и 64Ж6 долго оставаться основным вооружением боевого режима радиотехнических войск с выдающимися для того времени показателями (по средней мощности излучения – порядка 30 кВт – РЛК 5Н87 не превзойден и в настоящее время).

Полигон Ашулук. ПРВ-13 во время боевой работы. Фото: Георгий Данилов

Для соответствия зон обнаружения дальномерной части потребовалась модернизация высотомерной части. Запорожский завод произвел глубокую модернизацию ПРВ-11, которая по существу явилась разработкой нового высотомера ПРВ-13 (1РЛ130). Принятый на вооружение в 1968 г. высотомер серийно выпускался с 1970 по 1984 год в нескольких модификациях, в том числе как многофункциональная трехкоординатная РЛС, имевшая в своем составе наземный радиолокационный запросчик.

Высотомер получился неплохой, достаточно доведенный в процессе серийного производства на заводе-изготовителе. Многие сложные в эксплуатации системы были доработаны, упрощены в интересах повышения надежности, ремонтопригодности и повышения эффективности боевого применения в составе РЛК 5Н87, 64Ж6. Однако остались и детские болезни, которые невозможно было вылечить в процессе эксплуатации и модернизации. Это прежде всего невысокая стабильность работы передающего устройства на мощном магнетронном автогенераторе, не позволявшем добиться высокой когерентности зондирующих радиоимпульсов, использование в качестве системы защиты от пассивных помех и местных предметов схем череспериодной компенсации на запоминающих потенциалоскопах, некоторое снижение точности измерения высоты при отказе от гидравлического привода системы качания. Кроме того, дальность измерения высоты и предельный потолок были ниже аналогичных показателей дальномерной части РЛК. Требовалась очередная доработка, которая грозила вылиться в самостоятельный долгосрочный проект. Для его реализации был объявлен конкурс, разработаны и выданы возможным конкурсантам ТТХ предполагаемого изделия.

Объявленный конкурс на разработку усовершенствованного высотомера выиграло Запорожское ОКБ при серийном заводе (следует заметить, что его предложение на конкурсе было не единственным). Молодой, достаточно амбициозный коллектив разработчиков провел серьезную работу, в результате которой в 1974 г. на государственные испытания был представлен ПРВ-17 (1РЛ141).

Серийно выпускаемый с 1976 до конца 1980-х гг. ПРВ-17 стал лучшим по своим ТТХ среди всей линейки выпускаемых высотомеров. Хотя, если говорить откровенно, остались отдельные недоработки, которые не были доведены до логического завершения при серийном производстве, так как появились новая элементная база и цифровые устройства обработки информации и концепция трехкоординатных РЛС окончательно победила, мощности серийного завода не позволяли одновременно выпускать несколько типов радиоэлектронной техники и все это привело к прекращению серийного производства ПРВ-17. А распад СССР и образование самостоятельного государства Украина вообще привели завод-изготовитель и КБ при нем почти в упадочное состояние, потому что основной потребитель (ВС России) не хотел да и не мог закупать радиолокационное вооружение в прежнем количестве, в том числе по предлагаемым ценам.

Чем же были достигнуты столь высокие ТТХ ПРВ-17? Дальность обнаружения можно было повысить либо за счет повышения мощности передающего устройства, либо за счет повышения коэффициента усиления антенной системы, либо за счет повышения чувствительности приемного устройства, либо за счет снижения потерь при обработке радиолокационной информации. Все указанные направления были реализованы.

Подвижной высотомер типа ПРВ-13 на позиции. Фото: Леонид Якутин

Оригинальное передающее устройство выполнено на стабилотроне (амплитрон в режиме автогенератора) с внешней высокостабильной колебательной системой. В результате повысилась его мощность, высокочастотные колебания генерировались более стабильно, что позволило повысить когерентность импульсной последовательности по сравнению с магнетронным автогенератором (повысилась помехозащищенность от местных предметов и пассивных помех), появилась возможность перестройки на одну из четырех частот.

Повышение мощности и стабильности далось не без потерь. Импульсный модулятор располагался в отдельной кабине, мощный высоковольтный импульс передавался по специальной коаксиальной линии на вращающуюся часть приемопередающей кабины (ППК) через охлаждаемый токосъемник специальной конструкции. Повышенная импульсная мощность потребовала создания избыточного давления в волноводном тракте. А это специальный компрессор-осушитель, герметизирующие вставки, изменение конструкции СВЧ вращающихся сочленений. Кроме того, при работе на эквивалент антенны при настройке передающего устройства пришлось разработать оригинальный электромеханический волноводный переключатель антенна-эквивалент с развязкой 90 db (до этого на ПРВ-13 использовался переключатель на ферритовом циркуляторе с изменяемым током подмагничивания и развязкой порядка 25 db). Последнее значительно снизило радиолокационную заметность высотомера и дальность для средств радиотехнической разведки.

Повышенная мощность и достаточно низкие потери (менее 3 db) на передачу позволили реализовать различную поляризацию при излучении и приеме электромагнитной энергии. Оригинальное волноводное устройство с изменяемым набегом фазы и мощности позволило реализовать работу ПРВ с горизонтальной, вертикальной, эллиптической правой и левой поляризацией без существенной потери дальности обнаружения, но потребовало применения практически сплошного зеркала антенной системы повышенного размера, что позволило получить ДН с основным лепестком шириной менее одного углового градуса. Применение поляризатора позволило реализовать принцип поляризационной селекции при автокомпенсации активных шумовых помех.

Конструкция сплошного зеркала снизила уровень боковых и заднего лепестка ДН-антенны и повысила коэффициент ее усиления. Однако повысилась парусность, потребовалось увеличение мощности системы вращения без изменения точности установки на заданный азимут, мощности и точности установки на заданный угол места системы качания.

Система качания получилась оригинальной, реализовывала режимы качания в заданных угломестных секторах при установке биссектрисы качания или положения антенны на заданном угле места, хотя имела значительные габариты и потребляемую мощность, была весьма чувствительна к настройке и эксплуатации (но более надежной при эксплуатации, чем гидравлическая система качания ПРВ-13).

Многочастотность передающего устройства потребовала доработки приемного устройства. В приемном устройстве в качестве усилителя высокой частоты (УВЧ) была применена широкополосная пакетированная ЛБВ, позволившая получить высокую чувствительность. Многоканальный, предварительно настроенный преселектор имел электронное управление, встроенный предварительный усилитель промежуточной частоты (ПУПЧ). В качестве устройства защиты от активных шумовых помех применен аналоговый многоканальный квадратурный корреляционный автокомпенсатор. Дополнительные каналы для работы обеспечивались отдельными антеннами специальной конструкции с аналогичными трактами приема, что позволяло компенсировать активные шумовые помехи, воздействующие на главный луч ДН-антенны (реализован принцип поляризационной селекции), боковые и задний лучи ДН-антенны (реализован принцип пространственной селекции).

Повышенная стабильность передающего устройства позволила добиться более высоких значений коэффициента подавления местных предметов и пассивных помех. На первых образцах ПРВ стояла аналоговая дискретно-импульсная система селекции движущихся целей (СДЦ), реализовывающая двухкратную череспериодную компенсацию с запоминанием сигналов на прецизионных конденсаторах (более 350 дискрет дальности). На более поздних образцах использовалась цифровая система СДЦ, реализовывающая двукратную череспериодную компенсацию.

Новая элементная база (микросхемы, транзисторы) потребовала новой концепции взаимодействия и управления систем и устройств. Потенциальные команды (как правило, +27 В) были опасны для элементной базы 3-го поколения, да и их количество достигало нескольких сотен, что требовало огромных жгутов медного изолированного провода, сложной операции ручной пайки, снижало надежность и ремонтопригодность всего изделия в целом. Новая концепция получила название «Командная система управления» (КСУ). В ее основу положен принцип временного уплотнения импульсных сигналов, передаваемых по коаксиальному кабелю с синхронизацией. Для нормальной работы КСУ высотомера были созданы блоки передачи и приема команд, расположенные в основных прицепах станции и на индикаторном шкафу высоты, который мог выноситься на расстояние в несколько сотен метров. Общее количество передаваемых команд и квитанций их исполнения – более 150.

Элементная база КСУ (микросхемы 102, 201-й серии) была достаточно нова, малочисленна по номенклатуре и недостаточно надежна. Для первых выпусков ПРВ-17 это была постоянная головная боль. Ячейки (конструктивно законченные, быстро заменяемые элементы блоков КСУ) были слабо диагностируемы и ремонтопригодны, а их количество в одиночных и групповых комплектах запасного имущества недостаточно. Это приводило к длительным простоям высотомера (отдельные «самоделкины» заменяли отказавшие каналы КСУ «радиотехническими соплями», отчего прекрасная по задумке техника превращалась в ограниченного по возможностям урода, опутанного паутиной проводов). Только переход на элементную базу микросхем 133, 134, 136-й серий, имевших достаточно широкую номенклатуру функциональных устройств и более высокую надежность, внесение схемных решений в ячейки магистральных усилителей с гальванической развязкой трактов формирования команд от линий передачи сигналов позволили полностью насладиться всеми преимуществами КСУ.

Все последующие радиотехнические средства имели встроенные в блоки, системы и шкафы устройства согласования и передачи аналоговой и цифровой информации, и термин КСУ как отдельной системы больше нигде не фигурировал.

Все сделанные нововведения не могли уложиться в 30 кВт потребляемой мощности, как в ПРВ-13, пришлось вводить в состав высотомера ДЭС 5Е96, имевшую в своем составе два дизельных агрегата (основной и резервный) по 100 кВт 400 В 50 Гц. Все системы были размещены в кузовах прицепа КП-10 весом по 15 т, ППК получилась более тяжелой. Все это требовало для транспортировки высотомера четыре тягача КрАЗ-255Б.

Это был первый высотомер, на котором по штату начальником был офицер – старший лейтенант. Однако машина была сложной в эксплуатации и ремонте, требовала определенных навыков при ведении боевой работы, должность была тупиковой, достаточно бесперспективной. Офицеры с нее убегали при первой возможности. Тем не менее ни одна трехкоординатная РЛС не могла (да и сейчас не может) сравниться по точности измерения высоты с ПРВ-17 на дальностях более 200 км, он и до сих пор остается непревзойденным по этому показателю.

В составе индикаторной аппаратуры были индикаторы кругового обзора и высоты, координаты можно было определять по масштабным отметкам, формировавшимся на экранах индикаторов, или по цифровым индикаторам положения маркера. Оригинальным методом формировались линии равных высот, для этого использовались полупроводниковые схемы, решавшие аналоговым способом уравнение высоты (в ПРВ-11, ПРВ-13 для этих целей использовалась специфическая электровакуумная лампа ИФ-17, имевшая 17 сеток, 1, 5, 10, 15 имели большую толщину, что позволяло формировать соответствующую отметку высоты большей интенсивности для удобства работы оператора). Все это позволило добиться требуемой точности измерения координат.

Однако несмотря на все новшества и оригинальные технические решения, у всех высотомеров было одно непреодолимое узкое место – низкая информативность, определявшаяся необходимостью механического разворота ППК на азимут целеуказания по ВО с требуемой точностью. Для устранения этого недостатка создавались специальные следящие системы, позволявшие быстро отрабатывать большие углы рассогласования и точно устанавливать ППК на требуемый азимут, производить допоиск в пределах нескольких градусов. При работе в составе комплекса средств автоматизации специальное вычислительное устройство (устройство управления высотомерами) управляло 2–4 ПРВ, в результате минимизировалось время поиска очередного ВО для определения его высоты. Однако даже введение таких системных надстроек не позволило существенно повысить информационные возможности высотомеров, что и побудило к развитию концепции трехкоординатных РЛС, благо, что элементная база позволяла реализовывать сложные многоканальные устройства для одновременного определения плоскостных координат и высоты полета ВО.

Тем не менее полностью отказываться от высотомеров пока не пришло время. Существуют отдельные ситуации, в которых точность определения высоты играет решающую роль перед информационными возможностями. Такие ситуации имеют место быть при управлении авиацией, когда в интересах безопасности необходимо точное представление о взаимном расположении ВО в пространстве, прежде всего об абсолютной разности их высот.

В общем и целом впечатления от эксплуатации и боевого применения ПРВ-17 остались положительные. Высотомер ПРВ-17 показал себя с самой лучшей стороны, являясь в комплекте со стационарной РЛС 44Ж6 основным видом вооружения подразделения, определяющим его боеготовность. Стратегический разведчик SR-71 при полете на высоте 22 тыс. м обнаруживался им на дальности более 450 км (и это при использовании в его построении заявленной технологии малой радиолокационной заметности «Стелс»).

Эксплуатируемый на одной позиции ПРВ-13 доставлял значительно больше хлопот, хотя и потреблял почти втрое меньше электроэнергии и обнаруживал воздушные объекты на приемлемой дальности с требуемой точностью. Переделанный войсковыми умельцами гидравлический привод качания антенны на механический постоянно отрывался от станины ППК, ломая шпильки крепежа, зеркало антенной системы от постоянного намерзания снега и льда теряло свои характеристики, практически не поддавалось ремонту в условиях войсковой эксплуатации (да и было высотомеру без малого 20 лет).

Эксплуатируемые в других подразделениях ПРВ-13 также требовали к себе повышенного внимания, навыков и умения при повседневной эксплуатации. Система гидравлического привода качания работала без проблем до первой замены масла МГЕ-10 в неблагоприятных условиях (а в Приморском крае это практически постоянно). Отдельные войсковые умельцы, как правило, матерые начальники РЛК 5Н87, 64Ж6, проводили доработки, связанные с постоянным подогревом масляных баков гидравлических систем, уменьшением сектора качания до 23–25 градусов вместо 30 номинальных. Все это позволяло несколько снизить накал напряженности при эксплуатации и боевом применении ПРВ-13. Однако никогда ПРВ-13 не мог достигнуть результатов ПРВ-17.

Находящиеся на вооружении ПРВ-9 (1РЛ19), принятый на вооружение в 1960 г., и ПРВ-16 (1РЛ132), принятый на вооружение в 1970 г., имели более низкие дальности обнаружения и применялись в маловысотных радиолокационных ротах. В связи с недостатком ПРВ-13 и ПРВ-17 в некоторых подразделениях приходилось заменять их ПРВ-16. Применение более высокочастотного диапазона волн в этих высотомерах позволило создать антенные системы меньших габаритов и массы, более простые и энергоемкие системы вращения и качания. Однако основное применение указанные высотомеры находили при совместном использовании с дальномером П-18 во время обеспечения полетов авиации в ближней зоне при взлете и посадке. В боевой работе недостаточная помехозащищенность и дальность обнаружения не позволяли ПРВ-9, ПРВ-16 конкурировать с ПРВ-13, ПРВ-17.

Такова далеко не законченная история появления в РТВ достойного образца радиолокационного вооружения – подвижного радиолокационного высотомера ПРВ-17, оставшегося непревзойденным по целому ряду тактико-технических характеристик, не до конца понятого и освоенного в производстве и войсках.